ASTM D1002 Überlappungsscherprüfung von geklebten Metallen

ASTM D1002 beschreibt das Verfahren zur Bewertung der Scherfestigkeit von Klebstoffen, die zum Kleben von Metallen verwendet werden. Diese Klebstoffe werden häufig in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikindustrie zum Verkleben verschiedener Verbindungen und Unterkomponenten verwendet. Klebstofftests sind von entscheidender Bedeutung, um die relative Festigkeit verschiedener Materialien zu verstehen und die Auswirkungen von Umgebungsbedingungen und Alterung auf die Festigkeit und Haltbarkeit einer Verbindung zu ermitteln. In diesem Leitfaden wird die für die Durchführung von ASTM D1002 erforderliche Prüfausrüstung erläutert. Allerdings sollte jeder, der Prüfungen gemäß dieser Norm durchführen möchte, diesen Leitfaden nicht als adäquaten Ersatz für die Lektüre der vollständigen Norm betrachten.
ASTM D1002 soll in erster Linie vergleichender Natur sein, da die Leistung eines Klebstoffs in einer kontrollierten Testumgebung und in der Geometrie einer Einzelüberlappungsscherprobe nicht mit der Leistung in der realen Welt korreliert werden kann. In realen Anwendungen tragen unter anderem sich ändernde Umgebungsbedingungen und ungleichmäßige Verbindungsgeometrien zur Variation der Klebeleistung bei.
PROBEN
Um die Festigkeit eines Klebstoffs ordnungsgemäß zu testen, ist die Verwendung eines Substrats erforderlich. Im Fall von ASTM D1002 ist dieses Substrat Metall. Die spezifischen Arten und Qualitäten der für die Prüfung zulässigen Metalle sind in Abschnitt 6.4 der Norm aufgeführt. Die Proben werden in einer einzigen Überlappungsschergeometrie hergestellt, wobei zwei identische Substratstücke einen definierten Überlappungsabschnitt aufweisen, die mit dem zu testenden Klebstoff verklebt werden.

TESTKONTROLLE UND FEHLERARTEN
ASTM D1002 wird durchgeführt, indem die beiden Enden der verklebten Proben bis zum Versagen unter Spannung gezogen werden. Die auf die Probe ausgeübte Zugkraft führt zu einer Scherspannung, die auf die gesamte Klebefläche wirkt. Die Ergebnisse umfassen die Versagenslast, oft ausgedrückt pro Scherflächeneinheit, sowie die Art des Versagens. Typischerweise kann dies als einer der folgenden drei Fehlertypen erfasst werden:
Kohäsion des Klebstoffs – der Fehler tritt innerhalb des Klebstoffs auf
Haftung am Untergrund – der Fehler tritt an der Verbindung zwischen Klebstoff und Untergrund auf
Kombinationsfehler – der Fehler tritt sowohl innerhalb der Klebstoff- als auch der Klebstoff-Substrat-Verbindung auf
ASTM D1002 erfordert die Verwendung entweder einer konstanten Spannungsrate oder einer äquivalenten Verschiebungsrate. Die Belastungsrate wird mithilfe einer geschlossenen Rückkopplungsschleife zwischen der Wägezelle und dem Controller des Testsystems ermittelt. Die PID-Einstellungen für die Wägezelle müssen möglicherweise angepasst werden, um die gewünschte Spannungsrate innerhalb eines angemessenen Fehlerbandes zu erreichen. Viele Kunden verwenden die äquivalente Traversenverschiebungsrate, um die Prüfung zu vereinfachen.

MATERIALPRÜFSYSTEM
Die meisten ASTM D1002-Überlappungsscherprüfungen werden üblicherweise auf einer Ein- oder Zweisäulen-Universalprüfmaschine durchgeführt. Die Belastbarkeit des Systems hängt von der Stärke des Klebers ab und liegt typischerweise zwischen 1 kN und 30 kN.

GRIFFIGE LÖSUNGEN
Die größte Herausforderung bei Einzelüberlappungsscherprüfungen ist die Ausrichtung der Laststränge. Aufgrund der Geometrie des Prüflings sind die beiden eingespannten Enden des Prüflings gegeneinander versetzt. Wenn die Greiflösung diesen Versatz nicht berücksichtigt, kann es zu erheblicher seitlicher Belastung kommen, was möglicherweise zu vorzeitigen Ausfällen und fehlerhaften Daten führt. Mit dieser Funktion kann der Bediener sicherstellen, dass die Mittellinie der ausgeübten Kraft mit der Mittellinie des Laststrangs übereinstimmt. Manuelle Keilgriffe können auch mit zusätzlichen Abstandsblöcken zwischen dem Griffkörper und der Backenfläche verwendet werden. Diese Abstandshalter gleichen den Versatz aus, obwohl viele davon erforderlich sind, wenn mehrere Proben mit unterschiedlichen Substratdicken getestet werden.